《水分析化學》課后習題與答案

1、水分析化學平時作業(yè)整理第一章1. 簡述水分析化學課程的性質(zhì)及任務(wù)。性質(zhì)：水分析化學是研究水及其雜質(zhì)、污染物的組成、性質(zhì)、含量和它們的分析方法的一門學科。任務(wù)：通過水分析化學學習，掌握水分析化學的四大滴定方法（酸堿滴定法、絡(luò)和滴定法、沉淀滴定法和氧化還原滴定法）和主要儀器分析法（如吸收光譜法、色譜法和原子光譜法等）的基本原理、基本理論、基本知識、基本概念和基本技能，掌握水質(zhì)分析的基本操作，注重培養(yǎng)學生嚴謹?shù)目茖W態(tài)度，培養(yǎng)獨立分析問題和解決實際問題的能力。2. 介紹水質(zhì)指標分幾類，具體包括哪些指標？ (1) 物理指標 1) 水溫 2) 臭味和臭閾值 3) 顏色和色度 4)濁度 5)殘渣 6)電導率

2、 7)紫外吸光度值 8)氧化還原電位 （2）微生物指標 1) 細菌總數(shù) 2) 總大腸菌群 3) 游離性余氯 4) 二氧化氯 (3) 化學指標 1) pH值 2) 酸度和堿度 3) 硬度 4) 總含鹽量 5) 有機污染物綜合指 標 6) 放射性指標第二章1. 簡述水樣分析前保存的要點是什么？ 水樣保存希望做到：減慢化學反應(yīng)速度，防止組分的分解和沉淀產(chǎn)生；減慢化合物或絡(luò)合物的水解和氧化還原作用；減少組分的揮發(fā)溶解和物理吸附；減慢生物化學作用。 水樣的保存方法主要有加入保存試劑，抑制氧化還原反應(yīng)和生化作用；控制pH值和冷藏冷凍等方法，降低化學反應(yīng)速度和細菌活性。2. 測定某廢水中的COD，十次測定結(jié)

3、果分別為50.0,49.2,51.2,48.9,50.5,49.7,51.2,48.8,49.7和49.5 mgO2/L，問測量結(jié)果的相對平均偏差和相對標準偏差（以CV表示）各多少？解：=49.87 di=Xi-=0.684(%)=100=100=1.37%Sr= = =CV(%)=100=1.73%第三章1. 已知下列各物質(zhì)的Ka或Kb，比較它們的相對強弱，計算它們的Kb或Ka，并寫出它們的共軛酸（或堿）的化學式。 （1） HCN NH4+ H2C2O4 4.931010（Ka） 5.61010（Ka） 5.9102（Ka1） 6.4105（Ka2） （2） NH2OH CH3NH2 AC

4、9.1109（Kb） 4.2104（Kb） 5.901010（Kb）解：（1）酸性強弱：H2C2O4 NH4+ HCN HCN： 共軛堿為CN NH4+ ： 共軛堿為NH3 H2C2O4： 共軛堿為 HC2O4 共軛堿為C2O42 （2）堿性強度：CH3NH2 NH2OH ACNH2OH： 共軛酸為 CH3NH2 ： 共軛酸為 AC： 共軛酸為HAc2. 簡述酸堿滴定中指示劑的選用原則。 最理想的指示劑應(yīng)恰好在計量點時變化。但，實際上凡在pH=4.309.70范圍內(nèi)變色的指示劑，均可保證有足夠的準確度。在滿足滴定準確度要求的前提下，其變色點越接近計量點越好。 注意： 強酸滴定強堿的滴定曲線與強

5、堿滴定強酸類同，只是位置相反。 滴定突躍大小與滴定液和被滴定液的濃度有關(guān)。如果是等濃度的強酸強堿相互滴定，其滴定起始濃度減少一個數(shù)量級，則滴定突躍縮小兩個pH單位。(P87) 指示劑選擇的原則，各類酸堿滴定選用指示劑的原則都是一樣的。 所選擇的指示劑變色范圍，必須處于或部分處于計量點附近的pH突躍范圍內(nèi)。弱酸共軛酸或弱酸共軛堿組成的緩沖溶液能控制的pH范圍為3. 某一弱酸型指示劑在pH=4.5的溶液中呈現(xiàn)藍色，在pH=6.5的溶液中呈現(xiàn)黃色，該指示劑的解離常數(shù)KHIn為多少？ 解：由題意知該指示劑pK=5.5 KHIn=105.5=3.21064. 水中堿度主要有哪些？簡述堿度測定的基本原理。

6、 一般水中堿度主要有重碳酸鹽(HCO3)堿度、碳酸鹽(CO32)堿度和氫氧化物(OH)堿度。 水中堿度的測定采用酸堿指示劑滴定法，即以酚酞和甲基橙作指示劑，用HCl或H2SO4標準溶液滴定水樣中堿度至終點，根據(jù)所消耗酸標準溶液的量，計算水樣中的堿度。5. 取水樣100.0mL，用0.1000mol/L HCl溶液滴定至酚酞終點，消耗13.00mL；再加甲基橙指示劑，繼續(xù)用HCl溶液滴定至橙紅色出現(xiàn)，消耗20.00mL，問水樣中有何種堿度？其含量為多少（mg/L表示）？解：P=13.00mL，M=20.00mL PM 水中有CO32和HCO3堿度，CO32=2P，HCO3=M-P CO32堿度（

7、CO32，mg/L）=780.0mg/L HCO3堿度（HCO3，mg/L）=427.0mg/L6. 一水樣中可能含有CO32、OH、HCO3，或者是混合水樣。用20.00mL0.100mol/L HCl溶液，以酚酞為指示劑可滴定至終點。問： （1）若水樣含有OH和CO32的量（過去稱摩爾數(shù)）相同，再以甲基橙為指示劑，還需加入多少毫升HCl溶液才可滴定至橙紅色終點？ （2）若水樣含有CO32和HCO3的量相同，接著以甲基橙為指示劑，還需滴入多少毫升HCl溶液才可達到橙紅色終點？ （3）若加入甲基橙指示劑時，不需滴入HCl溶液就已呈終點顏色，該水樣中含何種物質(zhì)？解：（1）P=20.00mL P包

8、括OH和CO32堿度 水樣含有OH和CO32的量相同 OH=CO32=P M=CO32=P=10.00mL （2）P=20.00mL P為堿度 =P=20.00mL 水樣含有CO32和HCO3的量相同 =HCO3=P=20.00mL 還需滴入M=+HCO3=40.00mL （3）P=20.00mL，M=0 水樣中只有OH第四章1絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)和條件穩(wěn)定常數(shù)有什么區(qū)別和聯(lián)系？ 當絡(luò)合反應(yīng)達到平衡時，其反應(yīng)平衡常數(shù)為絡(luò)合物的穩(wěn)定常數(shù)，用K穩(wěn)表示。絡(luò)合平衡時的穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)是Y總=Y4-，即Y(H)=1時的穩(wěn)定常數(shù)。這樣，EDTA不能在pH12時應(yīng)用。在實際應(yīng)用中，溶液的pH12時，必須考慮酸效應(yīng)對

9、金屬離子絡(luò)合物穩(wěn)定性的影響，引進條件穩(wěn)定常數(shù)，用K穩(wěn)表示。 絡(luò)合物的K穩(wěn)越大，則絡(luò)合物越穩(wěn)定。由于pH值越大，Y(H)越小，則條件穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)越大，形成絡(luò)合物越穩(wěn)定，對絡(luò)合滴定就越有利。 2.用EDTA標準溶液滴定水樣中的Ca2+、Mg2+、Zn2+時的最小pH值是多少？實際分析中pH值應(yīng)控制在多大？ 解：lgKCaY=10.69 lgKMgY=8.69 lgKZnY=16.50利用lgY(H)=lgK穩(wěn)8公式，可以找到滴定各種金屬離子（Mn+）時所允許的最小pH值。 滴定Ca2+時，lgY(H)=10.698=2.69 查表，得 pH=7.57.6 滴定Mg2+時，lgY(H)=8.698=

10、0.69 查表，得 pH=9.69.7 滴定Zn2+時，lgY(H)=16.508=8.50 查表，得 pH=4.04.1 滴定Ca2+、Mg2+、Zn2+時的最小pH值分別是7.5，9.6，4.0。 在實際分析中，控制溶液的pH范圍要比滴定金屬離子允許的最小pH范圍大一些，因為EDTA是一有機弱酸，在水溶液中或多或少的解離產(chǎn)生一定量的H+，降低了溶液的pH值，所以控制的pH值稍高一些，可抵消這種影響。 3.計算pH=10時，以10.0mmol/L EDTA溶液滴定20.00mL10.0mmol/L Mg2+溶液，在計量點時的Mg2+的量濃度和pMg值。解：pH=10時， 4. 簡述金屬指示劑

11、的作用原理，解釋什么是金屬指示劑的封閉現(xiàn)象和僵化現(xiàn)象。 金屬指示劑是一些有機絡(luò)合劑，可與金屬離子形成有色絡(luò)合物，其顏色與游離金屬指示劑本身的顏色不同，因此，可以指示被滴定金屬離子在計量點附近pM值的變化。 當金屬指示劑與金屬離子形成的絡(luò)合物不能被EDTA置換，加入大量EDTA也得不到終點，這種現(xiàn)象叫做指示劑的封閉現(xiàn)象。 如果金屬指示劑與金屬離子生成的顯色絡(luò)合物為膠體或沉淀，使滴定時與EDTA的置換作用緩慢，而使終點延長，這種現(xiàn)象叫做指示劑的僵化現(xiàn)象。5.取水樣100mL，調(diào)節(jié)pH=10.0，用EBT為指示劑，以10.0mmol/L EDTA溶液滴定至終點，消耗25.00mL，求水樣中的總硬度（

12、以mmol/L和CaCO3 mg/L）? 解：總硬度（mmol/L）= 總硬度（CaCO3 mg/L）=6.取一份水樣100mL，調(diào)節(jié)pH=10，以EBT為指示劑，用10.0mmol/L EDTA溶液滴定至終點，消耗24.20mL；另取一份水樣100mL，調(diào)節(jié)pH=12，加鈣指示劑（NN），然后以10.0mmol/L EDTA溶液滴定至終點，消耗13.15mL。求該水樣中總硬度（以mmol/L表示）和Ca2+、Mg2+的含量（以mg/L表示）？解：總硬度（mmol/L）= Ca2+(mg/L)= Mg2+ （mg/L）=第五章1. 在含有等濃度的Cl和I的溶液中，逐滴加入AgNO3溶液，哪一種

13、離子先沉淀？第二種離子開始沉淀時，Cl與I的濃度比為多少？解：Ksp,AgCl=1.81010 , Ksp,AgI=8.31017 當Cl開始沉淀時， 2. 取水樣100mL，加入20.00mL 0.1120mol/L AgNO3溶液，然后用0.1160mol/L NH4SCN溶液滴定過量的AgNO3溶液，用去10.00mL，求該水樣中Cl的含量（mg/L表示）。 解： 第六章1. 何謂標準電極電位和條件電極電位？ 當電對處于標準狀態(tài)（即物質(zhì)皆為純凈物，組成電對的有關(guān)物質(zhì)濃度（活度）為1.0 moldm-3，涉及氣體的分壓為1.0105Pa時，該電對的電極電勢為標準電極電勢，用符號 表示。通常

14、溫度為298.15K。 條件電極電位與絡(luò)合反應(yīng)中的條件穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)和穩(wěn)定常數(shù)K穩(wěn)關(guān)系相似，是考慮了外界因素（如離子強度）影響時的電極電位。2. 舉例說明三種氧化還原指示劑的顯色原理。 利用滴定劑或被滴定液本身的顏色變化來指示滴定終點到達，這種滴定劑或被滴定物質(zhì)起著指示劑的作用，因此叫自身指示劑。例如：在KMnO4法中，用在酸性溶液中滴定無色或淺色的還原性物質(zhì)時，計量點之前，滴入的全部被還原為無色的Mn2+，整個溶液仍保持無色或淺色。達到計量點時，水中還原性物質(zhì)已全部被氧化，再過量1滴（2106mol/L的），溶液立即由無色或淺色變?yōu)榉€(wěn)定的淺紅色，指示已達滴定終點，KMnO4就是自身指示劑。 專

15、屬指示劑本身并沒有氧化還原性質(zhì)，但它能與滴定體系中的氧化態(tài)或還原態(tài)物質(zhì)結(jié)合產(chǎn)生特殊顏色，而指示滴定終點。例如：在酸性溶液中用Fe3+滴定Sn2+時，可用KSCN作專屬指示劑。計量點前，滴入的Fe3+被Sn2+還原為Fe2+，溶液無色；計量點時，稍過量的Fe3+便與SCN反應(yīng)生成Fe（SCN）2+紅色絡(luò)合物，指示已達滴定終點。 本身具有氧化還原性質(zhì)的有機化合物。在氧化還原滴定中，這種指示劑也發(fā)生氧化還原反應(yīng)，且氧化態(tài)和還原態(tài)的顏色不同，利用指示劑由氧化態(tài)變?yōu)檫€原態(tài)或還原態(tài)變?yōu)檠趸瘧B(tài)的顏色突變，來指示滴定終點。3. 取水樣100mL，用H2SO4酸化后，加入10.00mL 0.0100mol/L高

16、錳酸鉀溶液（1/5KMnO4=0.0100mol/L），在沸水浴中加熱30min，趁熱加入10.00mL 0.0100mol/L草酸鈉溶液（1/2Na2C2O4=0.0100mol/L），搖勻，立即用同濃度高錳酸鉀標準溶液滴定至顯微紅色，消耗2.15mL，求該水樣中高錳酸鹽指數(shù)是多少（mg O2/L）?V1開始加入KMnO4標準溶液的量（mL）；V1最后滴定消耗KMnO4標準溶液的量（mL）；V2加入Na2C2O4標準溶液的量（mL）；C1KMnO4標準溶液濃度（1/5KMnO4，mol/L）；C2Na2C2O4標準溶液濃度（1/2Na2C2O4，mol/L）； 8氧的摩爾質(zhì)量（1/2 O，g

17、/mol）；V水水樣的量（mL）。 解：4.用回流法測定某廢水中的COD。取水樣20.00mL（同時取無有機物蒸餾水20.00mL作空白試驗）放入回流錐形瓶中，加入10.00mL 0.2500mol/L重鉻酸鉀溶液（1/6K2Cr2O7=0.2500mol/L）和30mL硫酸硫酸銀溶液，加熱回流2h；冷卻后加蒸餾水稀釋至140mL，加試亞鐵靈指示劑，用0.1000mol/L硫酸亞鐵溶液（NH4）2Fe（SO4）2）6H2O =0.1000mol/L）返滴至紅褐色，水樣和空白分別消耗11.20mL和21.20mL。求該水樣中的COD是多少（mg O2/L）?V0空白試驗消耗（NH4）2Fe（SO

18、4）2標準溶液的量（mL）；V1滴定水樣時消耗（NH4）2Fe（SO4）2標準溶液的量（mL）； C硫酸亞鐵銨標準溶液的濃度（NH4）2Fe（SO4）2，mol/L）； 8氧的摩爾質(zhì)量（1/2 O，g/mol）；V水水樣的量（mL）。應(yīng)該指出，在滴定過程中，所用K2Cr2O7標準溶液的濃度是1/6K2Cr2O7 mol/L。 解：第七章1、 參比電極和指示電極的種類和作用有哪些？ 指示電極分為金屬基電極和膜電極兩大類。金屬基電極分為金屬-金屬離子電極、金屬-金屬微溶鹽電極、均相氧化還原電極。 常用的參比電極有甘汞電極和銀-氯化銀電極。2、 玻璃電極使用前為何必須在蒸餾水中浸泡24h以上？ 由于干